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Estações de TV alimentarão a internet?

Sinais de TV transferem dados e alimentam sensores sem bateria

Cortesia da Universidade de Washington
Usando o chamado “ambient backscatter”, esses dispositivos podem interagir com os usuários e se comunicar uns com os outros sem baterias. Eles trocam informações ao refletir ou absorver sinais de rádio pré-existentes.

 
Por Larry Greenemeier

 Não seria ótimo se as redes de sensores que utilizam sinais de radiofrequência (RF) para monitorar a qualidade do ar, a integridade estrutural de pontes e estradas, as condições meteorológicas ou de trânsito, criando a chamada “internet das coisas”, pudessem absorver sua energia do nada?

Bem, pesquisadores da University of Washington estão fazendo exatamente isso com uma tecnologia chamada de “ambient backscatter” (termo que tem sido traduzido como “retroespalhamento ambiental”, que envolve dispositivos que se comunicam sem baterias).

Eles transformaram sinais existentes de internet sem fio (wireless) em uma fonte de energia e um meio de comunicação para uma rede de sensores.

Cada dispositivo no sistema dos pesquisadores é um sensor básico constituído de uma placa de circuito do tamanho de um cartão de crédito com um transmissor, um receptor e um componente para captar energia de sinais de TV, todos conectados à mesma antena.

Se fossem embutidas em estradas ou pontes, essas redes poderiam monitorar a integridade estrutural e alertar as autoridades via e-mail ou mensagens de texto para quaisquer possíveis falhas. Algum dia, elas poderiam até constituir um back up para a capacidade de trocar mensagens quando a bateria do seu celular estiver descarregada.

Esforços anteriores empregaram sinais de RF especificamente para acionar sensores. Isso é feito ao se captar a energia de sinais de TV ou celulares e convertê-la em eletricidade para alimentar um circuito. “A novidade é que além de estarmos fazendo isso [captar os sinais de energia], também estamos nos comunicando ao refletirmos esses sinais de TV”, explica Joshua Smith, um cientista de computação e engenheiro elétrico da University of Washington.

Os pesquisadores apresentaram seu trabalho (pdf em inglês disponível em http://goo.gl/2WIh9y) na conferência de 2013 da Associação do Grupo de Interesse Especial em Comunicação de Dados (SIGCOMM), realizada em Hong Kong de 12 a 16 de agosto.

Os dispositivos na rede de sensores dos cientistas trocam mensagens entre si ao absorverem ou refletirem sinais de radiofrequência ultraelevada de TV produzidos por uma torre próxima. Cada dispositivo também tem um diodo emissor de luz (LED) que pisca para indicar a observadores quando tiver recebido um sinal de outro sensor na rede.

Redirecionar sinais de RF existentes não interfere com sua finalidade original, tanto faz se estão transmitindo programas de TV ou possibilitando a comunicação de celulares. “Tudo o que estamos fazendo é criar reflexões adicionais de sinais sem fio existentes ao nosso redor, sejam eles de TV, wi-fi ou celular”, observa Shyam Gollakota, um cientista de computação da University of Washington que trabalhou com Smith no projeto.

Os sensores da rede exigem pouca energia, porque não estão criando sinais de rádio próprios.

Os pesquisadores realizaram a prova de conceito de sua rede de sensores em vários lugares, dentro de um prédio de apartamentos, em uma esquina na rua e no nível superior de um estacionamento, todos localizados em um raio de aproximadamente 10 quilômetrosde uma torre de TV na área de Seattle.

Ao ar livre, os sensores se comunicaram a uma distância de até 75 centímetros um do outro, à razão de um quilobit (kb ou kbit) por segundo. Essa é uma taxa de transferência suficiente para enviar uma pequena quantidade de dados — a informação básica que pode estar contida na leitura de um sensor ou em uma mensagem de texto.

Em ambientes fechados, os sinais foram ligeiramente mais fracos, sendo que os dispositivos trocaram o mesmo volume de informações a uma distância um pouco menor, de meio metro.

O  alcance da transmissão poderá ser superior em futuros experimentos se conseguirem  desenvolver um esquema de codificação mais eficiente ou fazendo com que os sensores enviem sinais redundantes que melhorem as chances de uma mensagem ser transmitida.

Futuramente, os pesquisadores esperam poder aumentar as taxas de transferência de dados para 600 quilobits, ou até um megabit por segundo. Uma forma de alcançar essa meta poderia ser alcançada pela potencialização da estrutura nos sinais de TV, em vez de tratá-los como se fossem completamente aleatórios e incontroláveis.

A principal restrição à captação de sinais de rádio ambientais é que os dispositivos podem absorver uma quantidade limitada de energia, medida em microwatts, de um conjunto de numerosos sinais.

Embora a técnica seja viável para alimentar sensores pequenos, ela é impraticável para recarregar celulares ou tablets, por exemplo. Ainda assim, Smith imagina um cenário em que um telefone celular poderia usar o “ambient backscattering” para enviar e receber e-mails ou mensagens de texto mesmo quando sua bateria estiver descarregada. “Você também poderia embutir esse tipo de capacidadeem um Smartphonesó para reduzir o consumo geral de energia e aumentar a vida útil da bateria”, acrescenta ele.